1、第2章 水污染與控制主講人：楊毅紅環境工程概論內 容2.1 概述2.2 物理處理法2.3 物理化學及化學處理法2.4 生物處理法2.5 廢水中磷、氮的去除2.6 污泥處理2.7 水處理與水工業2.1 概述一、水資源概念二、水體污染源和污染物三、水體自凈四、水質標準五、建設節水型社會六、水資源的可持續管理和利用一、水資源概念提問：水=水體？ 水污染=水體污染？水體：是海洋、湖泊、河流、沼澤、水庫、地下水的總稱，是由水本身及其存在的懸浮物、溶解物、膠體物、水生生物和底泥等組成的完整的生態系統。地球很“渴”， 請珍愛每滴水 全球淡水資源的比重僅占總水量的2.5 有70以上被凍結在南極和北極的冰蓋中，

2、再加上高山冰川和永凍積雪，全球約有87的淡水資源難以利用人類真正能夠利用的淡水資源是江河湖泊和地下水中的一部分，約占地球總水量的0.26，而且分布不均 目前約11億人無法獲得安全的飲用水每年有310萬人因飲用不潔水患病而死亡 到2025年全球可能將有30億人生活在缺水地區 水危機是中國的最大憂患之一 據統計，2004年我國人均淡水擁有量居世界88位，不及世界人均水平的1/4，有18個省、自治區和直轄市人均水資源低于聯合國2300m3的標準。世界自然基金會07年3月19日發表報告，將長度與水量均為世界第三的長江列入世界可能面臨干涸的10條大河之一。在過去40多年，西北地區冰川面積約減少了1400

3、km2，雪線上升30-60mm，直接導致部分內陸河源頭來水量顯著減少。預測未來50年西北氣溫可能上升1.9-2.3，這將導致冰川面積減少27,其中面積2km2左右的小冰川將基本或完全消失. 1985年，被稱為黃河“蓄水池”的甘南藏族自治州瑪曲縣湖泊數量還有4077個，如今已銳減至1800個；境內27條黃河主要支流中已有11條干涸，另有多條河流則成了季節河。 水污染嚴重加劇缺水危機全國70的江河水系受到污染，40基本喪失了使用功能，流經城市的河流95以上受到嚴重污染世界上污染最嚴重的20個城市中中國占了16個。據水利部對118個大中城市調查，地下水嚴重污染的占64。 2004年水土流失365萬平

4、方公里，占國土面積的37，土壤流失量16.22億噸，相當于125萬平方公里土地上流失掉1厘米厚土壤。太湖云南昆明滇池太湖中國第三大淡水湖，在江蘇省南部。湖體，高錳酸鹽指數、總磷年均值分別達到類、類水質標準，但因總氮污染嚴重，湖體水質為劣類，處于中度富營養狀態。2007年太湖藍藻污染滇池中國第六大內陸淡水湖，在昆明市西南。 屬富營型湖泊，部分呈異常營養征兆，水色暗黃綠，內湖有機污染嚴重、有機有害污染嚴重。滇池經治理后，水質改善明顯。治理前治理后水庫二、水體污染源和污染物常用水資源的來源及相應污染對象常用水資源來源統計降 水地表水地下水大氣污染的酸雨及酸沉降河流/湖泊/水庫的污染重金屬/難降解有機

5、污染物地表水環境質量標準GB3838-2002 地下水質量標準GB/T 14848-1993 大氣環境質量標準 GB3095-2012 3種來源污染對象控制標準水污染和污水來源1.水體污染的含義 水體因接受過多的污染物而導致水體物理特征、化學特征和生物特征發生不良變化，破壞了固有的生態系統，破壞了水體的功能及在經濟發展和人民生活中的作用，這種狀況稱為“水體污染”。 水體處于厭氧狀態魚類大量死亡藻類大量繁殖請思考：在環境工程中，水和水體有什么區別？水污染和水體污染有什么聯系？水污染和污水來源分類污水工業廢水生活污水交通運輸污染源農業排水 化工廢水的主要來源 化工生產的原料和產品在生產、包裝、運輸

6、、堆放的過程中因一部分物料流失又經雨水或用水沖刷而形成的廢水 化學反應不完全而產生的廢料。如殘余濃度低且成分不純的物料常常以廢水的形式排放出來化學反應中副反應過程生成的廢水 冷卻水，若采用冷卻水與反應物料直接接觸的直接冷卻方式，則不可避免地排出含有物料的廢水 地面和設備沖洗水和雨水，因常夾帶某些污染物最終形成廢水 化工廢水的特點廢水排放量大 污染物種類多 污染物毒性大、不易生物降解 廢水中含有有害污染物較多 化工廢水的水量和水質視其原料路線、生產工藝方法及生產規模不同而有很大差異 污染范圍廣 凡使水體的水質、生物質、底泥質量惡化的各種物質均稱為水體污染物，根據對環境污染危害的情況不同，水體污染

7、物主要有以下幾類： （1）固體污染物 （2）耗氧（或需氧）有機污染物 （3）有毒污染物 （4）營養性污染物 （5）生物污染物 （6）油脂類污染物 （7）無機無毒物質.水體污染物指標：懸浮物SS、濁度 固體物質在水中有三種分散狀態：溶解態（直徑小于1 nm）、膠體態（直徑介于1100nm）、懸浮態（直徑大于1000nm）。此外，水質分析中把固體物質分為兩部分：能透過濾膜或濾紙（孔徑因材料不同而異，約310m）的叫溶解固體（DS）；不能透過者叫懸浮固體或懸浮物（SS），兩者合稱總固體（TS），或總固形物。必須指出，這種分類僅僅是為了水處理技術的需要。 （1）固體污染物 能通過生物化學（個別情況下還

8、有化學）的作用而消耗水中溶解氧的化學物質，統稱為需氧污染物。絕大多數需氧物是有機物，因而在特定情況下，需氧物即指有機物。 需氧物種類繁多，通常用水質指標間接表示其含量多少。最常用的指標是生化需氧量（BOD）、化學需氧量（COD）和總需氧量（TOD）等。（2）耗氧（或需氧）有機污染物 廢水中能對生物引起毒性反應的化學物質，稱為毒性污染物，簡稱為毒物。工業上使用的有毒化學物質已超過10000種，因而已成為人們最關注的污染物類別。 毒物對生物的效應有急性中毒和慢性中毒兩種。大多數毒物的毒性與濃度和作用時間有關，濃度越大，作用時間越長，致毒后果愈嚴重。此外，毒物反應與環境條件（溫度、pH值、溶解氧濃度

9、等）和有機物的種類及健康狀況有關。（3）毒性污染物 廢水中的毒物有三大類：無機化學毒物、有機化學毒物、放射性物質。 （一）無機化學毒物 無機化學毒物分為金屬和非金屬兩類。廢水中的重金屬主要是汞、鉻、鎘、鉛、鋅、鎳、銅、鈷、錳、鈦、釩、鉬、銻、鉍等，特別是前幾種危害更大。在輕金屬中，鈹是一種重要的毒物。 必須指出的是許多毒物元素，往往是生物體所必須的微量元素，只是在超過水質標準時，才會致毒。 內蒙古某地村民長期飲用含砷嚴重超標的地下水，致使不少村民患有嚴重的皮膚病。 （二）有機化學物 這種毒物種類繁多，在水質標準中規定的有機化學毒物有：有機農藥、多氯聯苯、揮發酚、苯并（）蓖、DDT、六六六等。（

10、三）放射性物質放射性是指原子裂變而釋放射線的物質屬性。對人體有危害的電離輻射有X射線、射線、射線、射線及質子束等，射線通過物質時會產生離子。 營養性污染物可以引起水體富營養化的物質，主要有氮和磷。氮和磷是植物和微生物的主要營養物質。氮和磷的濃度0.2和0.02mg/L時，會引起水體的富營養性變化，促使藻類大量繁殖，在水面上聚集成大片的水華（湖泊）或赤潮（海洋）。當藻類在冬季大量死亡時，水中的BOD值猛增，導致腐敗，惡化環境衛生，危害水產業。 此外，BOD、溫度、維生素類物質也能觸發和促進富營養性污染。 （4）營養性污染物 赤潮是微小生物使海水變色的現象，具體地說，當海水中的營養成分氮、磷增加到

11、一定程度時，導致水體富營養化和浮游生物的急劇繁殖并呈紅色，以致造成水中缺氧，魚蝦死亡，水色變異。它是一切顏色潮的總稱，實際上浮游生物種類不同而出呈現不同的顏色。（赤潮的全過程約半月左右，分為前期、盛期、衰期和末期，盛期一般為35天）。 赤潮（redtide）制造者受到傷害的不僅僅是魚一些科學家留在實驗室中研究北卡羅來納州海灣數十億魚的死因，但他們卻走進了自己的恐怖世界。他們受到毒甲藻 P fiesteria piscicida毒素的攻擊。這是一種腰鞭毛蟲，他的數量在藻類水華期間會突然暴增。它產生的毒素一種是水傳播，另一種是空氣傳播。培養甲藻的實驗室里空氣有可能被通氣管道循環送到隔壁辦公室。這種

12、毒素能夠對免疫系統和大腦高級功能區造成毀滅性的打擊。剛開始，視力模糊，呼吸困難，經過幾個小時的惡心和嘔吐后，就會不明原因的突然發狂。這種麻醉死的精神錯亂后，意識就好像喪失，皮膚出現血點。受害者不記得自己的名字、不能說話，也不能閱讀。5-7年之后神經損傷仍然存在。接觸毒素后短時間內，20%-40%的免疫系統被破壞，并持續數年。與毒素接觸的魚在30S之內就翻白肚，1min之內拍打掙扎而死。生物污染物主要是指廢水中的致病性微生物及其它有害的有機物，主要包括病毒、病菌、寄生蟲卵等各種致病體。廢水中的絕大多數微生物是無害的，但有時卻能含有各類致癌微生物。除致病體外，廢水中若生長鐵菌、硫菌、藻類、水草或貝

13、殼類動物時，會堵塞管道和用水設備等，有時還腐蝕金屬和損害木質，也屬于生物污染。（5）生物污染物油類污染物包括礦物油（石油）和動植物油中的液體部分。它們均難溶于水，粒徑較大的分散油易聚集成片，漂浮于水面；粒徑介于10010000nm的微小油珠易被表面活性劑和疏水固體所包圍，形成乳化油，穩定地懸浮于水中。 油類污染物經常覆蓋于水面，影響氧的溶入；它還能附著于土壤顆粒表面的動植物體表，影響養分的吸收和廢物的排出，粘附油的魚具有異臭。油類污染物的水質指標有石油類和動植物油兩項，兩者還構成COD值。（6）油脂類污染物海洋油污染排入水體中的酸、堿及一般無機鹽類。 酸性廢水主要來源于礦山排水、工業廢水及酸雨

14、。堿性廢水主要來源于堿法造紙、化學纖維制造、制堿、制革等工業廢水。 酸性和堿性廢水使水體的pH發生變化，破壞了自然的緩沖能力，抑制了微生物的生長，妨礙水體的自凈，使水質惡化、土壤酸化或鹽堿化。（7）無機無毒物質上節主要內容回顧水體污染物主要包括哪幾大類？ （1）固體污染物 （2）耗氧（或需氧）有機污染物 （3）有毒污染物 （4）營養性污染物 （5）生物污染物 （6）油脂類污染物 （7）無機無毒物質. 水質即水的品質，是指水與其中所含雜質共同表現出來的物理學、化學和生物學的綜合特性 。在環境工程中，常用“水質指標”來衡量水質的好壞，也就是表征水體受污染的程度。 反映水質的重要參數有物理性水質指標

15、、化學性水質指標和生物學水質指標三大類。重點水質指標（1）物理性指標表示有機物的綜合指標：生化需氧量（BOD） 是指在有氧的條件下，由于微生物的作用，水中能分解的有機物質完全氧化分解時所消耗氧的量。單位一般以mg/L表示。 化學需氧量（COD） 是在一定條件下，采用一定的強氧化劑處理水樣時，所消耗的氧化劑量。表示水中還原性物質的多少。 目前有高錳酸鉀法和重鉻酸鉀法，前者氧化率較低，所以測定值較低，但是比較簡便，在測定水樣中的有機物含量的相對比較值時可以采用；后者氧化率高，再現性好，適用于測定水樣中的有機物的總量。（2）化學性指標 BOD5和COD的比值是衡量污水可生化性的一項主要指標，比值越高

16、，可生化性越好。一般認為該值大于0.3，即為可生化的。如果污水中的有機物數量和組成相對穩定，則兩者之間可能有一定的比例關系，可以互相推算求定。對于一定的污水而言，一般說來，CODBOD20BOD5高錳酸鹽指數。 討論：BOD和COD如何反映水體的污染程度？總需氧量（TOD） 表示水中有機物完全氧化時所需要的氧量，以單位體積消耗的O2來表示。它是把有機物中的C、H、N、S等元素全部氧化為CO2、H2O、NO2、SO2所消耗的氧氣量。 這個指標的測定比BOD、COD的測定更為快捷簡便，其結果也比COD更接近于理論需氧量。但水質監測中應用較少 。溶解氧（DO） 水體與大氣交換或經化學、生物化學反應后

17、溶于水中的氧稱為溶解氧,是指溶解在水中的游離氧，單位以O2mg/L表示。 水體中DO含量多少可以也可反映出水體受污染的程度。提問：在研究水體污染問題時，為什么除污染物質外，還要考慮溶解氧的問題？總有機碳（TOC） 表示水中有機污染物的總含碳量，是評價水中有機污染物的一個綜合參數。它是用燃燒法測定水樣中總有機碳元素來反映水中有機物總量的一種綜合測定指標。其測定結果以C含量表示，單位為mg/L。 表示無機物的指標有：植物營養元素 廢水中的N、P含量。水質指標NH3-N，TPpH 反映水的酸堿性。有毒物質 是指在污水中達到一定濃度后，能夠危害人體健康、危害水體中的水生生物，或者影響污水的生物處理的物

18、質。六大毒物：氰化物、砷化物、汞、鎘、鉻、鉛。（3）生物學指標細菌總數 是指1mL水中所含有各種細菌的總數。反映水所受細菌污染程度的指標。 在水質分析中，是把一定量水接種于瓊脂培養基中，在37條件下培養24小時后，數出生長的細菌菌落數，然后計算出每毫升水中所含的細菌數。大腸菌群 是指1L水中所含大腸菌個數，個/L。提問：大腸菌本身不是致病菌，為什么用來作為指標？ 由于大腸菌在外部環境中的生存條件與腸道傳染病的細菌、寄生蟲卵相似，而且大腸菌的數量多，比較容易檢驗，所以把大腸菌數作為生物污染指標。可以間接標明水體有無受病原菌污染的可能，或判斷污水有無病原菌的可能。 水體自凈:水體能夠在其環境容量范

19、圍內，經過水體的物理、化學和生物作用，使排入的污染物的濃度和毒性隨著時間的推移，在向下游流動的過程中自然降低。水環境容量:在滿足環境要求的情況下，受納水體所能夠容納的最大污染物的量。水污染： 進入水體污染物水體環境容量、自凈能力 自凈過程：物理過程（稀釋、擴散、揮發、沉淀）；化學和物理化學過程（氧化還原、吸附凝聚、中和）；生化過程（微生物對有機物分解代謝，不同生物群體相互作用）。 三、水體自凈什么是水體自凈作用？溶解氧變化曲線說明什么問題？第一段（ao）：有機物濃度高，耗氧速率大于復氧速率，DO大幅度下降；O點溶解氧最低-氧垂點第二段（oa）：有機物濃度降低，耗氧速率小于復氧速率，DO開始逐漸

20、回升。第三段（b以后）：溶解氧回升至起始階段。aOb四、水質標準 1.飲用水水質標準（1）生活飲用水水質標準 生活飲用水衛生標準(GB57492006)。 規定： 生活飲用水水質要求； 相關的衛生要求及水質檢測； 適用于城鄉各類集中式供水以及分散式供水的生活飲用水。（2）工業用水水質標準 各行業都相繼制定了工業用水標準。表6-3 世界衛生組織規定的飲用水水質標準（摘錄）表6-4 我國的生活飲用水質標準 (GB57492006)2.水環境質量標準一、地表水環境質量功能區的分類和標準分級地表水環境質量功能區分為五類：1.功能區 I類: 源頭水、國家自然保護區； II類: 集中式生活飲用水水源地一級

21、保護區、珍貴魚類保護區、魚蝦產卵場等； III類: 集中式生活飲用水水源地二級保護區、一般魚類保護及游泳區； IV類: 一般工業用水區及人體非直接接觸的娛樂用水區； V類: 農業用水區及一般景觀要求水域。地表水環境質量標準(GB 3838-2002)2.水環境質量標準一、地表水環境質量功能區的分類和標準分級2.標準分級 對應地表水上述五類功能區，將地表水環境質量基本項目標準值分為五類，不同功能類別分別執行相應類別的標準值，即一類區執行I級標準；二類區執行II級標準；三類區執行III級標準；IV類區執行IV級標準；V類區執行V級標準。水域功能類別高的區域執行的標準值嚴于水域功能類別低的區域。3.

22、常規項目的標準限值 水溫、pH值、溶解氧、高錳酸鉀指數、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總氮、總磷地表水環境質量標準(GB 3838-2002)項目分類標準值（GB 3838-2002）類類類類類水溫()人為造成的環境水溫變化應限制在周平均最大溫升1，周平均最大溫降2PH值(無量綱)90%(或7.5)69696969溶解氧 飽和率6532高錳酸鹽指數 2461015化學需氧量(COD) 1515203040BOD5 334610氨氮(NH3-N) 0.150.51.01.52.0總磷(以P計) 0.02(湖、庫0.01)0.1(湖、庫0.025)0.2(湖、庫0.05)0.3(湖、庫0.1)

23、0.4(湖、庫0.2)總氮（湖、庫）0.20.51.01.52.0銅 00110101010鋅 00510102020氟化物(以F-計) 1010101515硒0.010.010.010.020.02砷 0050050050101汞 0.000050.000050.00010.0010.001鎘 0.0010.0050.0050.0050.01鉻(六價) 0.010.050.050.050.1鉛 0.010.010.050.050.1氰化物 0.0050.050.20.20.2揮發酚 0.0020.0020.0050.010.1石油類 0.050.050.050.51.0陰離子表面活性劑 0.

24、20.20.20.30.3硫化物 0.050.10.050.51.0糞大腸菌群（個/L） 2002000100002000040000地表水環境質量標準(GB 3838-2002)一、地表水環境質量功能區的分類和標準分級案例分析 某大型湖泊位于兩個不同的行政管理區域，根據省政府對該水域的中長期規劃建設要求，必須對該水域進行水環境容量核算，以確保該水域周邊地區發展的需要。其中，該水域的一側要求的水質標準為三級，以保證生活飲用水和漁業資源利用的需要，另一側的水質要求只需要滿足工業生產用水IV類即可。問題： 1.該水域的水質標準如何確定？ 分綜合排放標準、行業部門標準兩種，不交叉執行，有的地區還制定

25、了嚴于國家排放標準的地方標準。 綜合性排放標準： 污水綜合排放標準（GB89781996） 城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）行業部門標準：環保部水環境標準目錄/hjbhbz/bzwb/shjbh/shjzlbz/200701/t20070123_100162.htm 3.廢水排放標準上節內容回顧水體主要水質指標有哪些？（重點）物理性指標：溫度、色度、嗅、固體（SS）化學性指標：BOD、COD、DO、NH3-N、TN、TP等；生物學指標：細菌總數、大腸菌群；什么是水體自凈？水質標準的分類？用水水質標準、水環境質量標準、廢水排放標準。污水綜合排放標準（GB89781996）

26、一、污水綜合排放標準 適用于現有單位水污染物的排放管理，以及建設項目的環境影響評價、建設項目環境保護設施設計、竣工驗收及其投產后的排放管理。1標準分級 排入類水域和二類海域的污水，執行一級標準 排入、類水域和三類海域的污水，執行二級標準。 排入二級污水處理廠的污水，執行三級標準。 排入未設置二級污水處理廠的污水，根據排出水受納水域功能要求，執行和的規定。 、和類水域中劃定的保護區和一類海域。 污水綜合排放標準一、污水綜合排放標準2污染物分類 第一類污染物：能在環境或動植物體內蓄積 對人體健康產生長遠不良影響者。不分行業和污水排放方式，不分受納水體功能類別，一律在車間排放口采樣，最高允許排放濃度

27、必須達到本標準要求。 13種 第二類污染物，指長遠影響小于第一類的污染物質。在排污單位排放口采樣，最高允許排放濃度必須達到本標準要求。表6-6 第一類污染物最高允許排放濃度注意:省內多執行廣東省地方標準水污染物排放限值DB44/26-2001：廢水處理方法 廢水處理的目的就是以某種方法將廢水中的污染物分離出來，或者將其分解轉化為無害穩定物質，從而使污水得到凈化。 廢水處理方法的選擇取決于廢水中污染物的性質、組成、狀態及對水質的要求。按作用原理廢水的處理方法可分為四大類：物理法化學法生物處理法物理化學法廢水處理技術2.2 物理處理法2.2.1 過濾法2.2.2 沉淀法2.2.3 浮上法（一）格柵

28、和篩網分離水中懸浮物，簡單，易，效果良好1格柵（廢水第一道設施） 一組平行的金屬柵條組成的框架，斜置在水通道上（廢水通道上，或原水進口，取水口進口）。 截留粗大懸浮物（20mm）。通常是廢水處理流程的第一道設施。 污物人工清除：勞動條件惡劣，強度大。 污物機械清除：鏈條拉動齒耙轉動。2.2.1 過濾法2篩網金屬條或化學纖維紡織成網，篩孔0.151.0mm。截留細碎懸浮物（1mm）。適用于纖維類和動植物殘體碎屑。結構要求：即要易截留，又要便于卸料及清理篩面。類型： 水力回轉篩：廢水回轉篩固定篩濾水槽出水。 固定式斜篩：廢水斜篩濾水篩出水。（造紙白水）圖8-3 水力回轉篩結構示意圖2.2.1 過濾

29、法篩網的各種形式水力篩網截留污物的去除:填埋、焚燒、堆肥或粉碎機粉碎后返回廢水中。篩余物的處置（二）粒狀介質過濾（砂濾、濾料過濾）1概述定義：用具有孔隙的粒狀濾料層（石英砂）截留水中的不溶污染雜質。（沉淀池后）目的：去除經生物絮凝和化學絮凝后不能沉降的顆粒和膠體物質；增加對SS、濁度、P、BOD、重金屬、石棉、細菌、病毒以及其它一些污染物質的去除效果；去除懸浮物等干擾物質，減少消毒費用；克服生物和化學處理過程中水質的變化，保證連續操作，使出水水質穩定，提高處理廠的全面可靠性；保護后續裝置。2.2.1 過濾法1-進水干管；2-進水支管；3-清水支管；4-排水管；5-排水閥；6-集水渠；7-濾料層

30、；8-承托層；9-配水支管；10-配水干管；11-沖洗水管；12-清水總管；13-排水槽；14-廢水渠；15-走道空間深層壓力砂濾罐機理： （1）篩濾作用：使得濾料上粗下細，截留較大的固體污染物在頂層，形成污染物的薄膜，起主要的過濾作用，屬于阻力截留或篩濾作用。 （2）沉降作用：細小濾料，有大量沉降面積（1m3料有400m2），雜質在此面上沉淀。 （3）吸附凝聚： 濾料面積大，可以物理吸附（分子力、電場力）。 濾料空隙小，增加膠體顆粒碰撞機會，促使凝聚。（二）粒狀介質過濾（砂慮、濾料過濾）2過濾過程：過濾、反洗交替進行 （1）過濾：廢水經過濾層變為清水，截留雜質。周期8 12h。當出水不合格時

31、，就要停止過濾，進行反洗。過濾和反洗交替進行 （2）反洗：清水反洗，沖去污物。周期2030min從停止過濾到沖洗完畢，沖洗水約占濾池生產水量的13。 （3）底部有配水系統：過濾和反洗均經過，使濾水出水均勻和反洗水均勻通過濾層。（二）粒狀介質過濾（砂慮、濾料過濾）沉淀和浮上 沉淀懸浮物依靠重力作用在水中沉降分離。水 浮上懸浮物依靠浮力作用在水中上浮分離。水 沉淀（1）方法及類型 用于去除粒徑20100m以上的可沉固體顆粒。 對于納米級（nm10-9m）的膠體和細微懸浮物，由于熱運動、水合作用、靜電力的存在，會長期處于懸浮狀態，必須投加混凝劑，聚成絮凝物，才能沉降或上浮。2.2.2 沉淀法 自由沉

32、淀：顆粒在重力作用下沉降。離散狀態，形狀、尺寸不變，速度不受干擾（砂石） 絮凝沉淀：沉降中碰撞而聚成較大絮體。尺寸、質量不斷增加，下沉速度上升（如經絮凝的泥土） 擁擠沉淀：顆粒彼此干擾，在清水與混水間有明顯交界面。（如高濁度水、活性污泥等） 壓縮沉淀：沉淀池底部，顆粒濃度高，互相接觸支撐。在上層顆粒重量下，下層中的水不斷被擠出，群體被壓縮。一般用于給水處理。明礬（鋁鹽）水解形成含鋁陽離子與負電荷膠粒形成絮狀體下沉可捕捉其它懸浮物沉淀的基本類型 根據水緩慢流動方向，分為： 平流式沉淀池（各種類型廠，效果好，面積大，簡單，排泥難） 廢水水平流過沉淀池，懸浮物沉入池底，刮泥板把污泥刮入泥斗，用排泥管

33、排出。 參數與沉淀物性質有關。一般Ws5mm/s水平流速，沉降時間1.52h（池長2736m）,長寬比4沉淀池 豎流式沉淀池（中、小型廠，占地小，排泥方便，池深大，施工困難，受限制） 水由中心管下口流入池中，緩慢上升。沉降速度上升速度，則顆粒沉降。沉淀池輻流式沉淀池，大型污水處理廠較多使用輻流式 大型水處理廠，水由中心筒壁開孔和穿孔擋板沿徑向向四周呈輻射狀流向周邊。流速不斷減小（過水斷面），顆粒沉降下來。斜管（板）沉淀池。 淺層沉降，水深H，由斜板分成n個H/n的沉降單元，則沉降深度從H減小到H/n。某顆粒原來從a沉降到b，加斜板后，在c點即完成沉降沉降距離也變為L/n 。 所以，當池長LL/

34、n，就可處理與原池相同的水量，且保證水質。 斜板作用：）增大沉淀面積。）縮短沉淀時間，提高淀池處理能力。）且小單元水力半徑小，Re小，層流流動穩定，有利于沉降。圖8-7 斜板斜管沉淀池1-配水槽；2-穿孔墻；3-斜板或斜管；4-淹沒孔口；5-集水槽；6-集泥斗；7-穿孔排泥管；8-阻流板 主要依靠浮力，使懸浮物上浮而分離。 雜質的親水性和密度有很大影響，據此以及由此產生的不同處理機理，又可分為： （1）自然浮上法：依靠水的浮力，使懸浮物自然上浮而分離。 使5060 m 的可浮油的分離，稱隔油。 平流式隔油池：與平流式沉淀池相仿。廢水水平流過隔油池，油上浮，固體雜質下沉，用鏈帶式刮板上刮油，下刮

35、泥。 斜板式隔油池：45傾角波紋板，水從上到下通過斜板，板間距3040mm。同樣處理能力，容積為平流式1/21/4。 2.2.3 浮上法食堂外隔油池平流式隔油池上節主要內容回顧物理處理方法包括哪些？過濾法、沉淀法和浮上法廢水處理的第一道設施通常是 ？格柵沉淀的主要設備是 ，常分為哪四類？沉淀池，分為平流式、豎流式、輻流式和斜板斜管式什么是氣浮法？在廢水中產生大量微小氣泡作為載體黏附廢水中細微疏水性懸浮固體和乳化油，使其隨氣泡浮升，形成泡沫層，用機械方法撇除。原理：使水中產生細微氣泡，使乳化油或弱親水性物質粘附在氣泡上一起浮升到水面加以清除。目的：清除靠沉淀和浮上難以去除的懸浮物。 如：湖水：含

36、藻類多，低溫、低濁度。 廢水：乳化油（ d=0.520m ），細煤粉（ d=0.51mm ），紙漿，纖維。產生氣泡方法： 散氣法：多孔的擴散板曝氣和葉輪攪拌產生氣泡。直徑較大：d泡=1000m。 溶氣法：加壓溶氣：加壓將氣壓入含水的溶氣灌，氣在壓力下溶解飽和，然后減壓送入氣浮池中，細微氣泡釋放， d泡=100m （2）氣泡浮升法（又稱氣浮）2.3 生物處理法 作用：去除廢水中溶解的和膠體的可生化降解的有機物。利用微生物（細菌）分解有機物的功能，人工繁殖微生物。有機物為微生物的營養基質，通過新陳代謝，將一部分轉化為微生物的細胞，另一部分轉化為較穩定的化學物質（無機物，簡單有機物）。分類：好氧生物

37、處理法：依靠好氧菌和兼性菌的生化作用完成處理過程。厭氧生物處理法：依靠厭氧菌和兼性菌的生化作用完成處理過程。一好氧生物處理好氧生物處理：依靠好氧菌和兼性厭氧菌的生化作用來完成處理過程的方法，該法需要有氧的供應。好氧生物處理：天然生物處理（生物塘、土地處理）人工生物處理（活性污泥法、生物膜法）1活性污泥法（1）活性污泥：在含有機污染物的廢水中不斷通入空氣，促使微生物繁殖，一定時間后，就會出現絮花狀的泥粒，即活性污泥. 它是有機物、微生物及其代謝產物所組成的聚集體。具有很強的分解有機物的能力。性能指標： 對活性污泥的要求：易吸附有機物（污泥顆粒松散，表面積大）、 良好的凝聚沉降性能，便于泥水分離。

38、運行中曝氣池中的活性污泥污泥濃度（MLSS，MLVSS）MLSS：單位體積混合液所含懸浮固體的質量（Mixed Liquid Suspended Solid）（g/L）MLVSS：單位體積混合液所含揮發性懸浮固體的質量（MLSS. Mixed liquid Volatile Suspended Solid）應具有一定的MLSS23g/L，MLSS微生物，所以，反映生化處理能力。MLVSS可以避免活性污泥中惰性物質影響 反映了污泥的活性 ，一定的廢水處理系統，MLVSSMLSS有一定的比值，生活污水為0.7。污泥沉降比SV Subside (Sludge)Value(Volume)SV：混合液沉

39、淀30min后，沉淀污泥與混合液的體積比。反映曝氣池正常運行時的污泥數量，控制運行操作。SV1530%。污泥體積指數SVISludge Value IndexSVI:混合液沉淀30min后，1g干污泥所具有的體積（mL/g）。反映Sludge疏散程度和凝聚、沉降性能。SVI低：沉降好因密度大，但缺乏活性和吸附能力致密，表面積小。反之，沉降差，不易分離。SVI50150。SV的測定0min15min30minSV = 40% 環境因素的影響：溶解氧是一個十分重要的因素，是活性污泥法高效運作的重要條件，只有O2存在，微生物才能進行同化合成或異化分解。一般要求O22mg/L。微生物代謝需要一定的營養

40、質。BOD5表示碳源因為生化過程中，有機物BOD ，還要N、P。 BOD5:N:P100:5:1。pH6.59.0；水溫2030；要控制有毒物質在容許濃度下重金屬離子和一些非金屬化生物等 。（2）處理方法及基本工藝過程：處理方法：向富含有機污染質和細菌的廢水中通空氣，促使微生物繁殖。形成活性污泥。依靠其凝聚、吸附、氧化分解等作用，去除有機物。可見，活性污泥法并非單單依靠好氧分解來凈化污水。活性污泥的作用：或凈化過程）吸附作用：表面積大；微生物分泌糖類粘液，強吸附有機物，同時吸收和氧化有機物。）分解代謝作用：對吸收和吸附的有機質進行分解代謝，轉變為無機物和新細胞。無機質沉淀，廢水凈化。普通活性污

41、泥法： 推流式曝氣池 曝氣池通氣內：有充足氧氣，微生物不斷繁殖，并吸附分解有機物，活性污泥不斷增加。 二次沉淀池 污泥沉降分離，一部分回曝氣池再繁殖。剩余污泥排去（排入環境前應處理）。多點進水活性污泥法沿曝氣池多點進水，使有機物均分布，使氧氣供應（與廢水需O2匹配）均勻。否則池首BOD高，缺O2，而池尾富O2。多點進水活性污泥法的工藝流程出水進水二沉池進水點剩余污泥回流污泥回流污泥出水進水點進水剩余污泥二沉池進水點吸附再生法 指活性污泥的吸附及再生作用從一個曝氣池內分開。廢水進吸附池，二沉池凈化，回流污泥在再生池內再生后送入吸附池，提高吸附效率。延時曝氣法 長時間曝氣，負荷低，停留時間長（13

42、day）。處理效果穩定，出水水質好。完全混合法 入流廢水及回流污泥沿池長均勻分布，進入后立即與池內混合液完全混合。廢水中微生物接觸的是濃度與出水濃度一樣的廢水。出水水質較差，但可承受一定沖擊負荷。BOD吸附降解曝氣過程回流污泥進水出水吸附池二沉池剩余污泥再生池2生物膜法（固定生長法）定義：使微生物群體附著于其它物體表面上呈膜狀，并讓它與廢水接觸而使之凈化。類型： ）潤壁型生物膜法：廢水和空氣沿固定或轉動的生物膜流過，如生物濾池和塔式生物濾池。 ）浸沒型生物膜法：接觸濾料上的生物膜完全浸沒在水中，采用鼓風曝氣,如生物轉盤。 ）流動床型生物膜法：附有生物膜的活性炭、砂粒等接觸介質懸浮在水中。生物膜

43、結構示意圖濾料或填料或載體生物膜空氣附著水層流動水層CO2O2O2O2BOD5BOD5H2ONH3BOD5CH4、H2S、NH3生物膜的性質：高度親水，存在著附著水層；厭氧膜好氧膜微生物高度密集：各種細菌以及微型動物，形成了有機污染物細菌原(后)生動物的食物鏈。厭氧膜的出現：生物膜厚度不斷增加，氧氣不能透入的內部深處將轉變為厭氧狀態；成熟的生物膜由厭氧膜和好氧膜組成；好氧膜是有機物降解的主要場所，一般厚度為2mm。（2）方法 生物濾池濾池內堆放濾料碎石，濾料表面吸附有生物膜，廢水通過得以凈化。初沉池生物濾池 二沉池出水回流 出水 進水剩余污泥）普通池：濾料d=2540mm，厚1.31.8m。碎

44、石等。處理量：水力負荷率（每天，單位面積濾池處理廢水量）13m3/m2.d。 有機負荷率（每天，供給單位體積濾料的BOD量）100250g（BOD5）m3.d。 BOD去除率高，但總處理量少，占地面積和濾料量多。濾料布水器承托層排水系統進水出水基本原理：廢水從上向下從濾料空隙間流過，與生物膜充分接觸，其中的有機污染物被微生物吸附并降解。）高負荷生物濾池：濾料d=40100mm，厚24m。 處理量大（水力負荷率1030m3/m2.d。 有機負荷率 8001200g（BOD5）/ m3.d。 則廢水在池內停留時間短，不會硝化，占地小。）塔式池：濾料d=40100mm，厚820m。塑料濾料。 負荷更

45、高（水力80200m3/m2.d；有機負荷率20003000g（BOD5）m3.d。 廢水停留時間更短，故BOD5去除率較低，6085%。但濾層高，對有機負荷率和毒物的沖擊負荷適應性強。生物轉盤 盤片上有生物膜，一半浸沒廢水中，一半在空氣中。整體由幾十片組成。 盤片浸入廢水：膜吸附，并部分分解有機物。 盤片轉出廢水：直接從空氣中獲O2，吸收分介異化分解有機物。并且生物膜生長增厚，生物膜不斷脫落，在二沉池中除去。生物接觸氧化池 生物濾池活性污泥法。 濾料層掛生物膜，吸附有機物。 脫落的生物膜即為活性污泥，在流動中O2分解有機物。進水初沉池生物接觸氧化池空氣剩余污泥二沉池出水回流污泥？二厭氧生物處

46、理好氧處理：效率高，應用廣，城市污水的主要處理方法。 但能耗高，污泥余量多。不易處理高濃度有機廢水和污泥。厭氧處理：節約能源，甚至可以實現能源化的廢水處理方法。 1原理無氧條件下，通過厭氧菌和兼性菌的代謝作用，對有機物進行生化降解（厭氧消化）。三個階段： 水解：水解使不溶性有機物（大分子經發酵細菌水解后）轉化為氨基酸，葡萄糖等水溶性的小分子有機物） 不溶大分子（蛋白質、脂肪、糖類） 水溶小分子（氨基酸、葡萄糖、甘油）酸化(產氫產乙酸階段)：細菌將水解產物轉化為有機酸。 水溶小分子 ： H2，CO2； A （甲酸、醇、胺），乙酸CH3COOH； B （丙、丁、乳）酸，乙醇 甲烷化（氣化）：甲烷菌

47、將A類酸轉變為氣體甲烷。 2工藝條件 無氧，PH6.87.8，溫度（中溫菌3035，高溫菌5055），一定的N， P營養。3工藝設備 用于處理屠宰場，酒精工業，動物油脂，制糖，制藥業的廢水。（1）升流式厭氧污泥床（有圖） 廢水高濃度污泥層產生生物攪拌作用形成懸浮污泥層三相分離器澄清出水，氣體導出，污泥回流。 因為，有厭氧污泥，負荷高。 有機負荷率1025kg(COD)m3.d。（2）厭氧生物濾池 類似好氧生物濾池。d=3050mm濾料層碎石，焦炭等。掛滿厭氧生物膜，廢水下進上出。污泥齡較長（不易沖擊，100天），處理穩定，有機負荷216kg（COD）/m3.d。但濾料易堵。（3）厭氧流化床 床

48、內加載體（砂子等)，掛膜，廢水下進使之流化。 粒子細，面積大（3300m2/m3）。掛膜生物量大，傳質性能好。有機負荷425 kg（COD）/m3.d。與完全混合污泥法一樣，只顯余用厭氧活性污泥。厭氧生物濾池升流式厭氧污泥床反應器UASB三自然條件下的生物處理 利用天然的水體和土壤中的微生物凈化廢水。1生物穩定塘（氧化塘） 利用微生物和藻類的新陳代謝作用。 異養微生物：將有機物氧化分解產生能量和新細胞以及無機物（CO2，H2O） 藻類：光合作用固定CO2。釋放O2，供細菌氧化有機物，生成CO2和H2O， 循環。2土地處理系統 利用土壤中的微生物和植物的凈化能力處理某些工業廢水。 過程：過濾、吸

49、附、化學反應，生化反應，對有機物的分解穩定。光合作用風有機污染物藻類新細胞 O好氧分解藻類細菌NH3H2OPO42 CO細菌新細胞處理水流入污水可沉物質衰死細菌CH4CO2NH3污泥層有機污染物厭氧發酵厭氧發酵有機酸醇甲烷厭氧分解好氧區兼性區厭氧區OO陽光穩定塘內典型的生態系統穩定塘生態系統厭氧曝氣塘二級人工濕地二級植物塘一級人工濕地一級植物塘進水處理前的星云湖水星云湖水經人工濕地處理后的出水四、常見的污水處理工藝 濕地處理系統 甘坑村位于深圳龍崗區布吉鎮，甘坑水庫-平湖鎮飲用水源上游。鑒于甘坑河及甘坑水庫水質日趨惡化，深圳環保局籌集資金，建立了甘坑人工濕地污水處理工程，處理規模為16000噸

50、/天、處理水為生活污水、少量工業污水和雨水的混合水，其進水水質相對較好。該工程2003年7月完成施工，目前該工程運行情況良好。已經建成的深圳市甘坑人工濕地系統 深圳市甘坑人工濕地系統洪湖人工濕地系統出水池 上章主要內容回顧生物處理法的優點有哪些？根據是否需氧可分幾類？分別適用于什么廢水？投資少、效果好、運行費用低；好氧和厭氧生物處理好氧生物處理包括哪兩大類？其流程示意圖是？常見的生物膜法有哪些？生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化、生物流化床厭氧與好氧生物處理的顯著差別在于？不需供氧、終產物為熱值高的甲烷、適宜于污泥和高濃度有機廢水2.4 化學處理法及物理化學處理法化學法：處理廢水中的溶解態或膠態

51、的污染物質。（中和法、化學沉淀法(混凝)、氧化還原法） 化學法比物理法凈化程度高、用藥劑，費用較高。物理化學法：分離廢水中溶解的有害物質。（吸附、離子交換、膜分離）（一）中和法 利用藥劑調整廢水酸、堿性。1酸性廢水中和處理（1）投藥中和法堿性藥劑：石灰、石灰石，廢堿，電石渣。常用石灰制成乳液投加，與廢水混合中和，勞動強度大，污泥多，脫水困難。 （2）過濾中和法：讓酸性廢水通過堿性藥劑的濾層。 濾料（堿性藥劑）：石灰石、大理石、白云石，酸性水通過濾層中和。 硫酸廢水：采用白云石作濾料，形成CaSO4結垢，關鍵防止結垢。 升流式膨脹中和濾池：廢水由下向上，產生CO2易排出。膨脹，略流態化，不易結垢

52、 滾筒式膨脹中和濾池：濾料在滾筒中與廢水中和。濾料碰撞，不易結垢。1酸性廢水中和處理進水放空管受水槽帶孔底版出水普通中和濾池：濾料粒徑不宜過大，也不得混有粉料雜質，一般采用3050mm；過濾速度一般不宜大于1.4mm/s；接觸時間不小于10min；濾床厚度一般為11.5m用廢酸，酸性廢水或煙道氣進行中和處理，工藝簡單。2堿性廢水中和處理出水堿性廢水液體再分布板煙道氣尾氣支撐板填料填料（二） 化學沉淀法 水中投加化學藥劑，使之與溶解態雜質生成難溶于水的固體物質，沉淀清除。廢水：有許多重金屬離子（汞、鎘、鉛、鋅）。 一般加苛性堿NaOH或石灰（CaO）。調節PH值，形成OH化物沉淀。或加入硫化納（

53、NaS），硫化氫（H2S），形成S化物沉淀。給水：多有Ca2+，Mg2+離子，加CaO、Ca(OH)2、使之生成CaCO3和Mg(OH)2中。（三）氧化還原法1氧化法 利用氧化劑氧化分解污染物，凈化廢水。幾乎可以處理各種工業廢水，特別適用于處理廢水中難以生物降解有機物。 （1）空氣氧化：利用空氣中的O2來氧化廢水中有機物質和還原性物質。空氣為氧化劑。 地下水除鐵：將Fe2+氧化成Fe3+， 再在水中堿度的作用下形成Fe(OH)3。 煉油廠硫廢水：向廢水注空氣和蒸氣。硫化物氧化成硫酸鹽。含硫廢水123456出水壓縮空氣蒸汽廢氣1-隔油池，2-泵，3-換熱器，4-射流器，5-空氣氧化塔，6-分離器

54、空氣氧化法處理含硫廢水流程濕式空氣氧化法處理含硫廢水（2）臭氧氧化 O3是一種很強氧化劑。氧化能力在天然元素中僅次于氟（F）。 作用：消毒殺菌；去除酚、氰；鐵、錳等金屬離子；除臭和消除異味以及降低COD，BOD。 不會產生二次污染因剩余的O3很容易分解為O2，還能增加水中的溶解度，但制取（用干燥空氣，氧氣無聲放電）耗電量大，電能利用率和臭氧利用率較低。臭氧處理閉路系統空壓機提供氧氣源臭氧發生器冷干機吸附干燥機臭氧發生器臭氧氧化罐、生物活性炭罐（3）氯化處理 Cl2 ：可作為消毒劑：殺滅水中的細菌和有害微生物， 也是氧化劑：氧化廢水中某些有機物和還原性的有毒物質氰化物，硫化物，酚類。 如：氰化物

55、（CN-1），PH8.5， 氯的氧化反應： Cl2的作用：吸附電子形成酸根，負離子失去電子后，有助于形成穩定的分子N2、CO2、H2O、CNO-1、OH-1 常用的氯化處理藥劑：液氯、漂白粉、次氯酸鈉、二氧化氯等。2還原法應用較多的是處理廢水中 Cr6+和 Hg2等重金屬離子。還原劑：Fe、Zn、硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉等。（1）處理含鉻廢水：用亞硫酸氫鈉，硫酸亞鐵+石灰法，鐵屑法等， 將Cr+6還原成Cr+3，再形成 Cr（OH）3。（2）處理含汞廢水：用比汞活潑的金屬及硼氫化鈉等來還原Hg2+。讓廢水通過金屬屑濾床，置換反應：FeHg2Fe2Hg非金屬還原劑，硼氫化納（NaBH4）與汞反應形成

56、汞和偏硼酸，釋放H2： Hg2BH42OHHgBO23 H2 。（四）吸附法一種物質附著在另一種物質表面吸附劑：活性炭、磺化煤、焦炭、煤渣、樹脂。多孔固體：要求機械性能高，比表面積和孔隙率大，吸附速度快，選擇性強。吸附能力：主要與吸附劑的總表面積有關，表面積、吸附量。活性炭：8002000m2/g。再生：吸附飽和后需再生。有熱力、化學等再生方法。 因為，吸附法對進水預處理要求高，吸附劑昂貴。 所以，用于給廢水的深度處理，去除微量難生物降解的殺蟲劑，洗滌劑及某些金屬離子設備：固定床、移動床，流化床（連續床）活性炭構造示意思考題：用吸附法處理廢水可以使出水極為潔凈。那么，是否對處理要求高、出水要求

57、高的廢水，原則上都可以采用吸附法，為什么？（五）離子交換法固體離子交換劑中的某些離子與水中同性離子進行置換反應（可逆）,除去水中有害離子的方法。1交換劑無機：天然或合成沸石鋁代硅酸鹽，磺化煤。（能力低、機械強度弱）。有機：樹脂。 樹脂：陽離子、陰離子交換樹脂。（分別為酸性和堿性）。離子交換劑上的可交換離子，先和交換勢大的離子交換。常溫，低濃度時：離子價數越高，同價離子原子序數越高，其交換勢就越大。如： Fe3Cr3Ca2Mg2KNaH高溫、高濃度時：次序可以改變，處于順序后的離子可以取代位于順序前的離子，這就是再生的依據：（交換和再生交替進行）2離子交換水處理設備常用于給水的處理軟化：去除水中Ca2、Mg2+離子。（硬度） 采用陽離子交換樹脂RNa Na離子交換樹脂、RH。用Na，H置換水中Ca2、Mg2。置換后，Na、H進入水中，Ca2、Mg2進入樹脂 （R2Ca，R2Mg）。 樹脂失效后指失去交換水中硬度離子的能力 ，可用NaCl（食鹽）或HCl（鹽酸）進行再生（提高濃度，反方向